(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多液固結型滑材の原材料を圧送する複数の注入管（１９−１、１９−２）にそれぞれ設けられる逆止弁（２１−１、２１−２）と、
前記複数の注入管（１９−１、１９−２）における原材料の吐出方向に対向して配置される多液混合板（２０）を有し、ニューマチックケーソン工法またはオープンケーソン工法におけるケーソン（１）の刃口（２）の先端部近傍に設けられ、前記複数の注入管（１９−１、１９−２）から前記逆止弁（２１−１、２１−２）を介して、前記多液混合板（２０）に複数の原材料をほぼ直角に噴射して攪拌することにより混合して滑材を生成する多液混合室（１８）と、
前記複数の原材料を混合して生成した滑材を、前記ケーソンの刃口（２）の先端部近傍から地山（Ｇ）方向へ吐出する滑材吐出口（２２）と、
前記滑材吐出口（２２）を挟んで、前記ケーソンの刃口（２）外周の全周に帯状に配置され、前記滑材吐出口（２２）から吐出された滑材を刃口（２）外周の全周に導き分散させる第１、第２の分散誘導壁（１４−１、１４−２）と
を具備することを特徴とするケーソン工法における多液固結型滑材の注入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニューマチックケーソン工法における漏気防止並びに掘削沈下に伴う地山崩落を防止するための多液固結型滑材の注入装置、およびオープンケーソン工法における掘削沈下に伴う地山崩落を防止するための多液固結型滑材の注入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ニューマチックケーソン工法では、地上で構築して設置したケーソン躯体の下部に圧気可能な作業室を設け、この作業室に圧縮空気を送り込んで圧気することにより地下水等の侵入を防止しつつ作業室内の地山を人力や遠隔操作の掘削機で掘削する。オープンケーソン工法では水中掘削等で地山を掘削する。そして、ケーソンを自重で徐々に沈下させ、目的の深さまで到達した後はケーソンを基礎構造物などとする。
【０００３】
このため、ニューマチックケーソン工法では掘削の際には作業室の漏気対策が必要となり、従来は漏気回収装置を刃口金物上部に設けたり、ケーソン近傍にブローホールを設けたりして漏気対策をしている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また、掘削作業の際に地山崩落が起こると、ケーソン躯体の周面摩擦抵抗が増加して沈下速度が遅くなるので、作業室スラブの直ぐ上のケーソン側壁が立ち上がる部分にフリクションカットと呼ばれる段差部を設けている（例えば特許文献２および特許文献３参照）。このフリクションカットによって、掘削沈下に伴ってケーソン躯体と地山との間に空隙が形成されるので、この空隙に例えばベントナイト溶液（水とベントナイトを混合した滑材）を注入することで周面摩擦抵抗を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−８８７７０号公報
【特許文献２】特開平７−２５２８４６号公報
【特許文献３】特開２００４−９２２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ニューマチックケーソン工法では、従来の漏気回収装置やブローホールによる漏気対策では漏気の一部しか回収することができず、作業室内に圧縮空気を送り込む圧気設備の能力を高めて漏気による作業室内の気圧の低下を補っているのが現状である。
【０００７】
また、フリクションカットと滑材による周面摩擦抵抗の低減対策では、硬質地盤（地盤改良体、土丹、岩盤、自立性地山等）に対して地山崩落を十分に防ぐことは困難である。すなわち、硬質地盤では余堀りとなるので、地山とケーソンの刃口間に空隙が形成される。このため、上記特許文献２や特許文献３に記載されているようなフリクションカットでケーソン躯体と地山間に形成した空隙に滑材を注入する前、つまりケーソンの刃口付近で地山が崩落してしまい、漏気や沈下抵抗力の増大につながる恐れがある。
【０００８】
しかも、ベントナイト溶液等のような通常の滑材は液状であるので移動しやすく、余掘り部に留まっていないため、漏気防止や沈下抵抗力の低減効果を持続させるのが難しい。さらに、液状の滑材を用いた場合、砂地盤、砂礫地盤および軟弱地盤等ではフリクションカットの段差部に土砂が入り込んで摩擦抵抗が増加し、地山崩壊が発生しやすくなる、という課題もある。
【０００９】
本発明は、上記のことに鑑み提案されたもので、その目的とするところは、ニューマチックケーソン工法における漏気防止並びに掘削沈下に伴う地山崩落を防止できる多液固結型滑材の注入装置、およびオープンケーソン工法における掘削沈下に伴う地山崩落を防止するための多液固結型滑材の注入装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１に係る本発明のケーソン工法における多液固結型滑材の注入装置は、多液固結型滑材の原材料を圧送する複数の注入管１９−１、１９−２にそれぞれ設けられる逆止弁２１−１、２１−２と、前記複数の注入管１９−１、１９−２における原材料の吐出方向に対向して配置される多液混合板２０を有し、ニューマチックケーソン工法またはオープンケーソン工法におけるケーソン１の刃口２の先端部近傍に設けられ、前記複数の注入管１９−１、１９−２から前記逆止弁２１−１、２１−２を介して、前記多液混合板２０に複数の原材料をほぼ直角に噴射して攪拌することにより混合して滑材を生成する多液混合室１８と、前記複数の原材料を混合して生成した滑材を、前記ケーソンの刃口２の先端部近傍から地山Ｇ方向へ吐出する滑材吐出口２２と、前記滑材吐出口２２を挟んで、前記ケーソンの刃口２外周の全周に帯状に配置され、前記滑材吐出口２２から吐出された滑材を刃口２外周の全周に導き分散させる第１、第２の分散誘導壁１４−１、１４−２とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の本発明では、掘削沈設によりできたケーソンの刃口と地山の空隙をゲル化した多液固結型滑材により充填することができる。これにより、刃先からの漏気を防止できると共に、掘削沈設に伴うケーソンの刃口近傍からの地山崩落を防止することができる。しかも、多液固結型滑材の吐出口をケーソンの刃口の先端部近傍に設けたことにより、掘削沈設の初期より順次滑材注入を実施していくことができるので、余堀部が形成される硬質地盤での漏気防止および地山崩落防止に大きな効果が得られる。また、逆止弁によって原材料の逆流を阻止できるので、滑材が注入管内で混合されて固化するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例に係るケーソン工法における多液固結型滑材の注入装置を示すもので、（ａ）図は上面図、（ｂ）図は正面図、（ｃ）図は（ｂ）図のＡ−Ａ線縦断面図である。
【図２】図１に示したケーソンの刃口近傍の縦断正面図である。
【図３】図２に示したケーソンにおける刃口の先端部近傍のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【実施例】
【００１３】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施例に係るケーソン工法における多液固結型滑材の注入装置を示すもので、（ａ）図は上面図、（ｂ）図は正面図、（ｃ）図は（ｂ）図のＡ−Ａ線縦断面図である。図２は図１に示したケーソンの刃口近傍の縦断正面図、図３は図２に示したケーソンにおける刃口の先端部近傍のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００１５】
図２に示す如く、ケーソン１の下部には刃口２が形成されており、この刃口２の内面と作業室スラブ４の下面とに囲まれて作業室３が形成されている。上記作業室スラブ４の直ぐ上のケーソン側壁が立ち上がる部分には、側壁フリクションカット６ａが設けられており、ケーソン躯体１ａの側壁と地山Ｇとの空隙に図示しない注入管からベントナイト溶液等の滑材１１ａが注入されて充填されている。
【００１６】
上記ケーソン１の刃口２の先端部には、刃口外周の全周に渡って帯状の刃先フリクションカット１２が設けられている。そして、この刃先フリクションカット１２の上部に、多液固結型滑材の注入装置１３が設けられている。この注入装置１３は、複数の原材料を混合して生成した滑材（多液固結型滑材）を、ケーソン１の刃口２の先端部近傍から地山Ｇ方向へ吐出するものである。吐出された滑材は、滑材吐出口２２を挟んでケーソン１の刃口２外周の全周に帯状に配置された第１、第２の分散誘導壁１４−１、１４−２により、流失が防止されつつ刃口２外周の全周に導かれて分散される。この注入装置１３には、圧送設備から滑材の原材料が矢印１５で示すように供給される。
【００１７】
上記注入装置１３は、例えば図３に示すようにケーソン１の刃口２の外周部にほぼ等ピッチで設けられている。図３では、直径が６．６ｍの中空円筒形状のケーソン１の刃口２の外周部に、８個の注入装置１３−１〜１３−８が２．７ｍピッチで配置される例を示している。また、本例では、ケーソン躯体１ａの各ロットが周方向に１６のピース１６−１〜１６−６に分割されており、刃口金物は４つの継手部１７−１〜１７−４で接続されている。
【００１８】
上記直径６．６ｍのケーソン１の場合、一例をあげると各サイズは下記の通りである。
作業室３の高さ：２３００ｍｍ
作業室スラブ４の厚さ：１５００ｍｍ
ケーソン躯体１ａの厚さ：７００ｍｍ
作業室スラブ４の下面付近の刃口２の厚さ：７５０ｍｍ
側壁フリクションカット６ａによる段差：２０〜１００ｍｍ
刃先フリクションカット１２の幅：１００ｍｍ程度
刃先フリクションカット１２の厚さ：１６〜２２ｍｍ
分散誘導壁１４−１、１４−２の幅：３２ｍｍ程度
分散誘導壁１４−１、１４−２の厚さ：１６ｍｍ程度
刃口２の先端から滑材吐出口２２までの距離：３００ｍｍ程度
【００１９】
つぎに、上記注入装置１３（１３−１〜１３−８）の詳細な構成例について、図１（ａ）〜（ｃ）により説明する。図１（ｃ）に示すように、ケーソン１の刃口２の先端部近傍は、刃口金物２ａ、２ｂ、２ｃを組み合わせて構築し、この刃口金物２ａ、２ｂ、２ｃで区画された中空部にコンクリート２ｄが充填された構造になっており、上記注入装置１３（１３−１〜１３−８）はケーソン１の地山Ｇ側の刃口金物２ａにおける先端部近傍に設けられている。
【００２０】
図１（ａ）〜（ｃ）では、二液固結型の滑材、例えばカントールＳ（登録商標、株式会社薬材開発センター製）あるいはゲルパック（登録商標、株式会社ヤマワ製）を用いる場合を示しており、多液混合室１８、この多液混合室１８に水平に連結された２本の注入管１９−１、１９−２、および多液混合室１８の地山Ｇ側に設けられた多液混合板２０等で構成されている。
【００２１】
上記多液混合室１８は、多液混合板２０を有し、ケーソン１の刃口金物２ａの側壁に形成された円筒形の横穴状になっている。上記多液混合板２０は、この多液混合室１８の上部のほぼ半分を覆う半円板状をなし、注入管１９−１、１９−２における原材料の吐出方向に対向して配置されており、注入管１９−１、１９−２から導入された原材料を多液混合室１８で攪拌して混合する。
【００２２】
上述した直径６．６ｍのケーソン１の場合、例えば
多液混合室１８の直径（内径）：１１０ｍｍ程度
多液混合室１８の深さ：６０ｍｍ程度
注入管１９−１、１９−２の直径（内径）：３／４インチ程度
注入管１９−１、１９−２の間隔：６０ｍｍ程度
である。
【００２３】
上記多液混合室１８は注入管１９−１、１９−２の断面積の和よりも断面積が大きくなっており、複数の原材料を多液混合板２０にほぼ直角に噴射して多液混合室１８で攪拌することにより混合してゲル化した滑材を生成する。これらの注入管１９−１、１９−２には、それぞれ逆止弁２１−１、２１−２が設けられており、原材料の流れを常に多液混合室１８に向かう方向に保ち、原材料が逆流して管内で固化するのを防止するようになっている。そして、多液混合室１８の下部に設けられた滑材吐出口２２から地山Ｇ方向にゲル化した滑材が吐出される。
【００２４】
上記のような構成において、圧送設備から逆止弁２１−１、２１−２を介して注入管１９−１、１９−２にそれぞれ適量の混合比になるように原材料を圧送し、多液混合板２０に噴射することにより多液混合室１８内で攪拌、混合してゲル化した二液固結型滑材を生成する。この際、注入管１９−１、１９−２の断面積の和よりも多液混合室の断面積が大きいことで多液混合室１８内での攪拌効果が高まり、原材料を多液混合板２０にほぼ直角に噴射することで原材料を効果的に攪拌して混合することができる。また、各注入管１９−１、１９−２に逆止弁２１−１、２１−２を設ける際、図１に示したように水平に配置したので、特殊な構造のバルブを用いることなく汎用で低コストなものを利用できる。そして、このゲル化した二液固結型滑材を、第１、第２の分散誘導壁１４−１、１４−２により、流失を防止しつつ刃口２外周の全周に導き分散させる。
【００２５】
従って、上記のような構成の注入装置１３によれば、二液固結型の滑材を注入することで、掘削沈設によりできたケーソン１の刃口２と地山Ｇとの間の空隙を、刃口２外周の全周に渡ってゲル化した滑材により充填することができる。これにより、刃先からの漏気を防止できると共に、摩擦抵抗も低減でき、掘削沈設に伴う地山崩落を防止することができる。しかも、掘削沈設の初期より順次滑材注入を実施していくことで、二液固結型の滑材がケーソン１の刃口２の余堀部に充填されるので、硬質地盤での漏気防止および地山崩落防止に大きな効果が得られる。
【００２６】
なお、上記実施例では、説明を簡単にするために二液固結型の滑材を用いる場合を例に取るが、三液以上の多液固結型滑材を用い、３本以上の注入管から多液混合室１８に導入しても良いのはもちろんである。
【００２７】
また、上記実施例では第１、第２の分散誘導壁１４−１、１４−２で滑材吐出口２２を挟むように配置する構成を例に取って説明したが、一方の分散誘導壁１４−２をケーソン１の刃口２の先端部に幅広の帯状に設け、刃先フリクションカット１２として機能させるようにしても良い。あるいは、分散誘導壁１４−２を設けずに、刃先フリクションカット１２に分散誘導壁の機能を持たせることもできる。このように、分散誘導壁１４−２と刃先フリクションカット１２とを共用することで、注入装置１３の簡単化と低コスト化が図れる。
【００２８】
さらにまた、多液混合板２０が多液混合室１８の上部のほぼ半分を覆い、下部に滑材吐出口２２が形成された構造を例に取って説明したが、この構造に限定されるものではなく、多液混合板２０が複数の注入管１９−１、１９−２における原材料の吐出方向に対向して配置されていれば良く、原材料を多液混合板２０に噴射することで、多液混合室１８で攪拌できる。また、多液混合室１８の形状も円筒形の横穴状に限らない。
【００２９】
上記実施例ではケーソン１の平面形状が円形の場合を例に取って説明したが、長円形、矩形、馬蹄形等の種々の形状に適用できるのはもちろんであり、外周部に８個の注入装置１３−１〜１３−８を配置する例を示したが、大型のケーソン１であればより多く、小型であればより少なくても良いのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３０】
１  ケーソン
１ａ  ケーソン躯体
２  刃口
２ａ、２ｂ、２ｃ  刃口金物
２ｄ  コンクリート
３  作業室
４  作業室スラブ
６ａ  側壁フリクションカット
１１ａ  滑材
１２  刃先フリクションカット
１３、１３−１〜１３−８  多液固結型滑材の注入装置
１４−１、１４−２  分散誘導壁
１６−１〜１６−６  ピース
１７−１〜１７−４  継手部
１８  多液混合室
１９−１、１９−２  注入管
２０  多液混合板
２１−１、２１−２  逆止弁
２２  滑材吐出口
Ｇ  地山
【図１】
0005180284.tif 000002
【図２】
0005180284.tif 000003
【図３】
0005180284.tif 000004